JPH08334797A - Optical wavelength conversion integrating element - Google Patents
Optical wavelength conversion integrating elementInfo
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- G02F2/00—Demodulating light; Transferring the modulation of modulated light; Frequency-changing of light
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重光伝送、波長
多重光交換、光多重情報処理分野の装置やシステムにお
ける波長変換機能を実現する光波長変換集積素子に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical wavelength conversion integrated device which realizes a wavelength conversion function in a device or system in the fields of wavelength multiplexing optical transmission, wavelength multiplexing optical switching and optical multiplexing information processing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、下記に示すようなものがあった。 文献名“Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ
ａｔ ２．５ Ｇｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ ａ Ｍａ
ｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ｗｉｔｈ ＳＯＡ’ｓ” ４ｔｈ Ｔｏｐｉｃａｌ
Ｍｅｅｔｉｎｇｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉ
ｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ，ＭＤ２−１，Ｙｏｋｏｈａｍａ．Ａｕｇｕｓｔ（１
９９３） Ｃ．Ｊｏｅｒｇｅｎｓｅｎ ｅｔ．ａｌ．１
５４〜１５７頁）。2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
For example, there were the following. Reference name "Wavelength conversion
at 2.5 Gbit / susing a Ma
ch-Zehnder Interferometer
with SOA's "4th Topical
Meetingon Optical Amplifi
ers and Their Application
s, MD2-1, Yokohama. August (1
993) C.I. Joergensen et. al. 1
54-157).
【０００３】波長多重方式を用いた光システムにおいて
は、波長アドレスが必要となる。例えば、波長によりア
ドレスされたルーティングがある。図４は、簡単な２波
長における波長変換によるルーティングのアーキテクチ
ャ（基本構造）を示している。これによれば、波長λ1
の強度変調された信号光を、異なる波長λ2 に変換する
ために、波長λ2 の制御光を波長変換素子１に導入する
ことで、信号光波長をλ2 に変換することを示してい
る。An optical system using the wavelength division multiplexing method requires a wavelength address. For example, there is routing addressed by wavelength. FIG. 4 shows a routing architecture (basic structure) by wavelength conversion in simple two wavelengths. According to this, the wavelength λ 1
In order to convert the intensity-modulated signal light of 1 to the different wavelength λ 2 , the control light of the wavelength λ 2 is introduced into the wavelength conversion element 1 to convert the signal light wavelength to λ 2 . .
【０００４】このような機能を果たす波長変換素子とし
ては、従来、上記文献に述べられている半導体光増幅器
（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）を含むマッハ−ツェンダー
（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ）干渉計が提案されてい
る。図５はその半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の構成を示している。As a wavelength conversion element having such a function, a semiconductor optical amplifier (Semiconductor Optical Am) described in the above-mentioned document is conventionally used.
Mach-Zehnder interferometers have been proposed that include a plier (SOA). FIG. 5 shows the configuration of a Mach-Zehnder interferometer including the semiconductor optical amplifier.
【０００５】この図に示すように、光導波路３で構成さ
れたマッハ−ツェンダー干渉計２に半導体光増幅器４，
５を配置する。この入力として、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光、波長λ2 の連続光である制御光をそれぞれ
のポート６，７から導入すると、出力側のポート８から
信号光のビットパターンの反転信号光が、波長λ2 とし
て得られることが報告されている。As shown in this figure, a semiconductor optical amplifier 4 and a Mach-Zehnder interferometer 2 each composed of an optical waveguide 3 are provided.
Place 5. As the input, the wavelength lambda 1 of the intensity-modulated signal light, the introduction of the control light is continuous light having a wavelength of lambda 2 from the respective ports 6,7 and the inverted signal of the bit pattern of the signal light from the output side of the port 8 It is reported that the light is available as wavelength λ 2 .
【０００６】実際にこのようなマッハ−ツェンダー干渉
計を構成する場合、信号光、制御光の光源として、波長
の異なるレーザダイオード個別素子を用い、半導体光増
幅素子も個別素子として光導波路である光ファイバでマ
ッハ−ツェンダー干渉計を構成していた。In the case of actually constructing such a Mach-Zehnder interferometer, laser diode individual elements having different wavelengths are used as a light source of signal light and control light, and a semiconductor optical amplifier element is also an optical waveguide that is an optical element. The fiber comprised a Mach-Zehnder interferometer.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の光波長変換集積素子においては、レーザダイオ
ードの片端面と半導体光増幅素子の両端面において、こ
れらの素子と光ファイバとの光結合が必要となる。した
がって、このように構成すると、（１）これらの光結合
効率に起因した損失がある。（２）構成部品、特に光フ
ァイバと素子との光結合に用いる光学部品に起因した素
子サイズが大きい。（３）光学結合箇所が大きいことに
よるアッセンブリに時間がかかるといった問題があり、
これに起因して、（１）波長変換素子全体として、２０
ｄＢに及ぶ損失となり、システム全体におけるパワーペ
ナルティを押し上げる。（２）上記システム応用におい
て、装置サイズが著しく大きくなる。（３）コスト高と
なる等の問題があった。However, in the above-mentioned conventional optical wavelength conversion integrated device, optical coupling between these devices and the optical fiber is required on one end face of the laser diode and both end faces of the semiconductor optical amplifier device. Becomes Therefore, with such a configuration, (1) there is a loss due to these optical coupling efficiencies. (2) The element size is large due to the constituent parts, particularly the optical parts used for optical coupling between the optical fiber and the element. (3) There is a problem that it takes a long time to assemble due to a large optical coupling point,
Due to this, (1) as a whole wavelength conversion element,
It will result in a loss of dB, increasing the power penalty in the entire system. (2) In the above system application, the device size becomes significantly large. (3) There is a problem such as an increase in cost.
【０００８】本発明は、上記問題点を除去し、システム
全体におけるパワーペナルティを抑え、装置サイズを小
さくするとともに、コストの低減を図ることができる光
波長変換集積素子を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical wavelength conversion integrated device capable of eliminating the above problems, suppressing the power penalty in the entire system, reducing the device size, and reducing the cost. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、光波長変換集積素子において、制御光光
源であるＤＦＢレーザと、このＤＦＢレーザからの制御
光と外部から光導波路を介して入力される信号光とが合
波される合波手段と、この合波手段に接続されるととも
に、光導波路の干渉光路のそれぞれの中央部分に半導体
光増幅器を有するマッハ−ツェンダー干渉計と、前記各
要素がモノリシックに配置される半導体基板とを設ける
ようにしたものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a DFB laser as a control light source, a control light from the DFB laser, and an optical waveguide from the outside in an optical wavelength conversion integrated device. And a Mach-Zehnder interferometer which is coupled to the signal light input via the multiplexer, and which is connected to the multiplexer and has a semiconductor optical amplifier at the center of each of the interference optical paths of the optical waveguide. , A semiconductor substrate on which the above-mentioned elements are arranged monolithically.
【００１０】[0010]
【作用】本発明によれば、制御光光源であるＤＦＢレー
ザと、このＤＦＢレーザからの制御光と外部から光導波
路を介して入力される信号光とが合波される合波手段
と、この合波手段に接続されるとともに、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、前記各要素がモノリシッ
クに配置される半導体基板とを設けるようにしたので、
システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装置サ
イズを小さくするとともに、コストの低減を図ることが
できる。According to the present invention, a DFB laser as a control light source, a combining means for combining the control light from the DFB laser and a signal light inputted from the outside through an optical waveguide, and Since a Mach-Zehnder interferometer having a semiconductor optical amplifier is provided in the central portion of each of the interference optical paths of the optical waveguide while being connected to the multiplexing means, the semiconductor substrate in which the above-mentioned elements are arranged monolithically is provided. ,
The power penalty in the entire system can be suppressed, the device size can be reduced, and the cost can be reduced.
【００１１】より、具体的には、 （１）制御光光源であるＤＦＢレーザと合波手段（合波
器）とマッハ−ツェンダー干渉計を同一基板上に集積す
ることにより、従来の場合、ＤＦＢレーザと合波手段
（合波器）とマッハ−ツェンダー干渉計の間の５箇所の
半導体光導波路デバイスと光ファイバの光結合を削減
し、システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装
置サイズを小さくするとともに、コストの低減を図るこ
とができる。More specifically, (1) by integrating a DFB laser which is a control light source, a combining means (combiner), and a Mach-Zehnder interferometer on the same substrate, in the conventional case, the DFB laser is used. The optical coupling between the semiconductor optical waveguide device and the optical fiber at five points between the laser, the combining means (combiner) and the Mach-Zehnder interferometer is reduced, the power penalty in the entire system is suppressed, and the device size is reduced. Therefore, the cost can be reduced.
【００１２】すなわち、半導体光導波路デバイスと光フ
ァイバの光結合損失は、１箇所につき４ｄＢ程度生じる
ため、全体で２０ｄＢの光強度の損失を低減することが
きる。 （２）更に、従来の場合、半導体光導波路デバイスと光
ファイバの光結合にはサブミクロンオーダーの位置合わ
せ精度が要求されるため、それに伴う人手と時間のかか
る工程であったが、本発明によれば、これをなくすこと
ができ、コスト削減、安定性の向上に大きく寄与するこ
とができる。That is, since the optical coupling loss between the semiconductor optical waveguide device and the optical fiber is about 4 dB at one location, it is possible to reduce the loss of the optical intensity of 20 dB as a whole. (2) Further, in the conventional case, since alignment accuracy on the order of submicrons is required for optical coupling between the semiconductor optical waveguide device and the optical fiber, this is a process that requires manpower and time. According to this, this can be eliminated, and it can greatly contribute to cost reduction and improvement in stability.
【００１３】（３）また、光波長多重システムへの応用
において、装置サイズの小型化が可能となる。 （４）更に、製造法において、バンドギャップ波長の異
なるＤＦＢレーザ領域とＳＯＡ領域を、選択ＭＯＶＰＥ
法により一括成長することにより、結晶成長回数が減
り、デバイスの歩留まりがよくなり、作製期間が短く、
コストも低減することができる。(3) Further, in the application to the optical wavelength multiplexing system, the device size can be reduced. (4) Further, in the manufacturing method, the DFB laser region and the SOA region having different bandgap wavelengths are selectively MOVPE
The batch growth by the method reduces the number of crystal growth, improves the device yield, shortens the manufacturing period,
The cost can also be reduced.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の実施例を示す光波長変
換集積素子の基本構成図であり、上述のマッハ−ツェン
ダー型波長変換のアーキテクチャを集積素子として実現
するための集積素子構造を示している。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical wavelength conversion integrated device showing an embodiment of the present invention, and shows an integrated device structure for realizing the above Mach-Zehnder type wavelength conversion architecture as an integrated device.
【００１５】この図において、１０は半導体基板、１１
は入力ポート、１２は制御光光源であるＤＦＢレーザ、
１３はＤＦＢレーザ活性層、１４は入力ポート１１に接
続される第１の光導波路、１５はＤＦＢレーザ活性層１
３に接続される第２の光導波路、１６は第１の光導波路
１４と第２の光導波路１５とが合波される第３の光導波
路、１７は出力ポート、２０はその第３の光導波路１６
に接続されるマッハ−ツェンダー干渉計、２１，２２は
そのマッハ−ツェンダー干渉計を構成する光導波路、２
３，２４はＳＯＡ活性層、２５，２６，２７はオーミッ
ク電極である。In this figure, 10 is a semiconductor substrate, and 11 is a semiconductor substrate.
Is an input port, 12 is a DFB laser as a control light source,
13 is a DFB laser active layer, 14 is a first optical waveguide connected to the input port 11, and 15 is a DFB laser active layer 1.
The second optical waveguide connected to 3, the third optical waveguide 16 in which the first optical waveguide 14 and the second optical waveguide 15 are multiplexed, 17 the output port, 20 the third optical waveguide Waveguide 16
Connected to the Mach-Zehnder interferometers 21 and 22 are optical waveguides constituting the Mach-Zehnder interferometer,
3, 24 are SOA active layers, and 25, 26, 27 are ohmic electrodes.
【００１６】このように、マッハ−ツェンダー干渉計２
０の入力ポート側は、制御光光源であるＤＦＢレーザ１
２と素子の外部から信号光λ1 を入力するための第１の
光導波路１４が接続され、マッハ−ツェンダー干渉計２
０を構成する導波路は、同一半導体基板１０上に形成さ
れた半導体光導波路であり、ＤＦＢレーザ１２はこの導
波路にモノリシック集積された形で接続されている。マ
ッハ−ツェンダー干渉計２０を構成する光導波路２１，
２２の干渉光路のそれぞれの中央部分にＳＯＡ活性層２
３，２４が設置されている。As described above, the Mach-Zehnder interferometer 2
The input port side of 0 is the DFB laser 1 which is the control light source.
2 and the first optical waveguide 14 for inputting the signal light λ 1 from the outside of the element are connected, and the Mach-Zehnder interferometer 2
The waveguide forming 0 is a semiconductor optical waveguide formed on the same semiconductor substrate 10, and the DFB laser 12 is connected to this waveguide in a monolithically integrated form. An optical waveguide 21, which constitutes the Mach-Zehnder interferometer 20,
The SOA active layer 2 is formed at the center of each of the 22 interference optical paths.
3, 24 are installed.
【００１７】図２は本発明の実施例を示す光波長変換集
積素子の断面図であり、この光波長変換集積素子の作製
方法は後に述べるが、ここでは構造についてのみ説明す
る。ｎ形半導体基板３１上にｎ形クラッド層３２が形成
されている。その一部であるＤＦＢレーザ活性層３６の
直下部分にＤＦＢレーザの分布帰還ミラー３３（回折格
子）が形成されている。さらに、縦方向に接するように
ｎ形の半導体材料である光ガイド層３４が形成されてい
る。FIG. 2 is a sectional view of an optical wavelength conversion integrated device showing an embodiment of the present invention. A method of manufacturing the optical wavelength conversion integrated device will be described later, but only the structure will be described here. An n-type clad layer 32 is formed on the n-type semiconductor substrate 31. A distributed feedback mirror 33 (diffraction grating) of the DFB laser is formed immediately below the DFB laser active layer 36 which is a part of the DFB laser. Further, an optical guide layer 34, which is an n-type semiconductor material, is formed so as to be in contact with the vertical direction.
【００１８】また、素子作製の際に用いるエッチングス
トップ層３５を介して、ＤＦＢレーザ活性層３６及びＳ
ＯＡ活性層３７が形成されており、さらに、それを縦方
向にｐ−クラッド層３８、ＤＦＢレーザ、ＳＯＡ部分の
みにコンタクト層４１，４２とオーミック電極４３，４
４が形成されている。基板裏面にはオーミック電極４５
が全面に形成されている。以上は、断面図に示される縦
方向の構造のみについて説明している。Further, the DFB laser active layer 36 and the S and S layers are provided via the etching stop layer 35 used for manufacturing the device.
An OA active layer 37 is formed, and the p-clad layer 38, the DFB laser, and the contact layers 41 and 42 and the ohmic electrodes 43 and 4 are provided only on the SOA portion.
4 are formed. Ohmic electrode 45 on the back surface of the substrate
Are formed on the entire surface. The above only describes the vertical structure shown in the cross-sectional views.
【００１９】一方、平面内における形状は、図１に示さ
れるように構成されている。図１に示された各層の平面
内の形状との関係は以下の通りである。ｎ形クラッド層
３２（図２参照）は基板全面に形成されており、その屈
折率は信号光、制御光を光ガイド層３４に屈折率差によ
り光閉じ込めを行うのに十分であり、且つ価電子帯、伝
導帯の頂上、底がキャリア閉じ込めを行うのに十分なほ
ど光ガイド層３４、活性層３６，３７との間に差がある
ように組成が選ばれている。On the other hand, the shape in the plane is configured as shown in FIG. The relationship with the in-plane shape of each layer shown in FIG. 1 is as follows. The n-type clad layer 32 (see FIG. 2) is formed on the entire surface of the substrate, and its refractive index is sufficient to confine the signal light and the control light to the optical guide layer 34 due to the difference in the refractive index. The composition is selected so that the top and bottom of the electron band and conduction band are sufficiently different from the optical guide layer 34 and the active layers 36 and 37 for carrier confinement.
【００２０】光導波路は光ガイド層によって形成され、
単一モード伝搬が可能なような材料、形状、大きさが選
ばれている。ここで、波長変換の動作波長帯を１．５５
μｍ帯を例にとると、ＤＦＢレーザ活性層３６、ＳＯＡ
活性層３７のバンドギャップ波長は、それぞれ１．６２
μｍ、１．５７μｍとする。光ガイド層３４のバンドギ
ャップ波長は吸収損失の少ない１．２μｍとする。The optical waveguide is formed by a light guide layer,
The material, shape, and size are selected so that single mode propagation is possible. Here, the operating wavelength band for wavelength conversion is 1.55
Taking the μm band as an example, the DFB laser active layer 36, the SOA
The bandgap wavelengths of the active layers 37 are 1.62, respectively.
μm and 1.57 μm. The band gap wavelength of the light guide layer 34 is 1.2 μm, which has a small absorption loss.
【００２１】次いで、本発明の実施例を示す光波長変換
集積素子の作製方法について図３を用いて説明する。 （１）まず、図３（ａ）に示すように、ｎ形半導体基板
であるｎ−ＩｎＰ基板３１の（００１）面上にｎ形クラ
ッド層であるｎ−ＩｎＰクラッド層３２を全面に０．５
μｍ成長させ、ＤＦＢレーザ領域にのみ、ピッチ２４０
ｎｍの回折格子３３を形成する。次に、バンドギャップ
波長１．２μｍの光ガイド層であるＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層３４を０．３μｍ、ＩｎＰエッチングストップ層３
５を１５ｎｍ全面に成長させる。Next, a method of manufacturing an optical wavelength conversion integrated device showing an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. (1) First, as shown in FIG. 3A, an n-InP clad layer 32, which is an n-type clad layer, is formed on the (001) plane of an n-InP substrate 31, which is an n-type semiconductor substrate. 5
with a pitch of 240 only in the DFB laser region.
The diffraction grating 33 of nm is formed. Next, the InGaAsP guide layer 34, which is an optical guide layer having a bandgap wavelength of 1.2 μm, is 0.3 μm thick, and the InP etching stop layer 3 is
5 is grown on the entire surface of 15 nm.
【００２２】（２）次に、図３（ｂ）に示すように、Ｓ
ＯＡ領域に成長領域２０μｍを挟んで両脇に成長阻止Ｓ
ｉＯ2 ストライプマスク（図示なし）を幅２０μｍ（厚
さは１５０ｎｍとする）となるように形成しておき、Ｍ
ＯＶＰＥ法によりＭＱＷ活性層（ＩｎＧａＡｓ：７０
Ａ、バリア１．３μｍ組成 ＩｎＧａＡｓＰ：１４０
Ａ、７周期）を成長させる。(2) Next, as shown in FIG.
Growth stop S on both sides with a growth area of 20 μm sandwiched in the OA area
An iO 2 stripe mask (not shown) is formed to have a width of 20 μm (thickness is 150 nm), and M
The MQW active layer (InGaAs: 70
A, barrier 1.3 μm composition InGaAsP: 140
A, 7 cycles).
【００２３】これにより、ＭＱＷ活性層のバンドギャッ
プ波長はＤＦＢレーザ、ＳＯＡ領域において、それぞれ
１．５７μｍ、１．６２μｍとなる。次に、成長阻止Ｓ
ｉＯ 2 ストライプマスク（図示なし）を除去した後、選
択エッチングにより、ＭＱＷ活性層をＤＦＢレーザ領域
と、ＳＯＡ活性層をＳＯＡ領域に残し、ＤＦＢレーザ
（ＭＱＷ）活性層３６と、ＳＯＡ活性層３７を形成す
る。As a result, the band gap of the MQW active layer is
Wavelength in DFB laser and SOA region respectively
It becomes 1.57 μm and 1.62 μm. Next, growth stop S
iO 2After removing the stripe mask (not shown), select
Selective etching is used to change the MQW active layer to the DFB laser region.
And leave the SOA active layer in the SOA region,
(MQW) Active layer 36 and SOA active layer 37 are formed
It
【００２４】次いで、全面にｐ−ＩｎＰクラッド層３８
を０．３μｍ成長させる。導波路パターン形成メサエッ
チング（幅：１．５μｍ、高さ２μｍ）をし、電流阻止
層（ｐ−ＩｎＰ，ｎ−ＩｎＰ，ｐ−ＩｎＰ）、コンタク
ト層（ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰ）が形成される膜３９を成
長させる。 （３）最後に、図３（ｃ）に示すように、オーミック電
極膜（図示なし）を蒸着し、選択的エッチングにより、
コンタクト層４１，４２（ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰ）が形
成される膜３９及びオーミック電極膜（図示なし）を除
去し、ＤＦＢレーザのオーミック電極４３、ＳＯＡ領域
のオーミック電極４４、基板裏面のオーミック電極４５
を形成する。Next, the p-InP clad layer 38 is formed on the entire surface.
Is grown to 0.3 μm. A film on which a current blocking layer (p-InP, n-InP, p-InP) and a contact layer (p + -InGaAsP) are formed by performing mesa etching (width: 1.5 μm, height: 2 μm) for forming a waveguide pattern. Grow 39. (3) Finally, as shown in FIG. 3C, an ohmic electrode film (not shown) is vapor-deposited and selectively etched,
The film 39 on which the contact layers 41 and 42 (p + -InGaAsP) are formed and the ohmic electrode film (not shown) are removed, and the ohmic electrode 43 of the DFB laser, the ohmic electrode 44 in the SOA region, and the ohmic electrode 45 on the back surface of the substrate are removed.
To form.
【００２５】以上のＭＯＶＰＥ成長では、原料として、
ＴｅＧａ，ＴｍＩｎ，ＡｓＨ3 ，ＰＨ3 を用い、成長温
度：６５０℃、成長圧：５０Ｔｏｒｒとする。そこで、
図１において、ＤＦＢレーザ１２に電流を注入し、波長
λ2 で連続発振光させると共に、波長λ1 の強度変調さ
れた信号光を入力ポート１１から導入すると、合波導波
路により、波長λ1 ，λ2 の光は合波され、マッハ−ツ
ェンダー干渉計２０に導かれる。ただし、波長λ1 、λ
2 はＳＯＡの増幅帯域内に選ばれる。In the above MOVPE growth, as a raw material,
TeGa, TmIn, AsH 3 and PH 3 are used, and the growth temperature is 650 ° C. and the growth pressure is 50 Torr. Therefore,
In Figure 1, current is injected into the DFB laser 12, causes a continuous oscillation light at the wavelength lambda 2, the introduction of the intensity modulated signal light having a wavelength lambda 1 from the input port 11, the multiplexing waveguide, the wavelength lambda 1, The lights of λ 2 are combined and guided to the Mach-Zehnder interferometer 20. However, wavelengths λ 1 , λ
2 is selected within the SOA amplification band.
【００２６】マッハ−ツェンダー干渉計２０の導波経路
のＳＯＡ活性層２３，２４において、信号光λ1 がｏｆ
ｆの時（強度が弱い時）、波長λ2 の光は増幅されて強
度Ｐ１となるが、一方、信号光λ1 がｏｎの時（強度が
強い時）には利得飽和が起き、利得は減少し、波長λ2
の光の強度はＰ２（Ｐ１＞Ｐ２）となる。この２つのＳ
ＯＡに注入する電流で、マッハ−ツェンダー干渉計２０
の導波路のそれぞれの行路長を変化させ、波長λ1 の光
を打ち消し合うように調整する。In the SOA active layers 23 and 24 of the waveguide path of the Mach-Zehnder interferometer 20, the signal light λ 1 is off.
At the time of f (when the intensity is weak), the light of the wavelength λ 2 is amplified to have the intensity P1. On the other hand, when the signal light λ 1 is on (when the intensity is strong), the gain saturation occurs and the gain is Decreased wavelength λ 2
The intensity of the light is P2 (P1> P2). These two S
Current injected into OA, Mach-Zehnder interferometer 20
The respective path lengths of the waveguides are changed so that the lights having the wavelength λ 1 are adjusted to cancel each other.
【００２７】以上により、出力ポート１７より信号光の
ビットパターンの反転信号光が波長λ2 として得られる
ことになる。上記実施例ではＩｎＰ基板に集積した例を
説明したが、レーザと増幅器と導波路を作製できる半導
体材料ならば、例えばＧａＡｓ基板にも適用可能であ
る。As described above, the inverted signal light of the bit pattern of the signal light is obtained as the wavelength λ 2 from the output port 17. In the above-mentioned embodiment, an example in which it is integrated on an InP substrate has been described, but any semiconductor material capable of producing a laser, an amplifier and a waveguide can be applied to, for example, a GaAs substrate.
【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果を奏することができる。 （１）制御光光源であるＤＦＢレーザと合波手段（合波
器）とマッハ−ツェンダー干渉計を同一基板上に集積す
ることにより、従来の場合、ＤＦＢレーザと合波手段
（合波器）とマッハ−ツェンダー干渉計の間の５箇所の
半導体光導波路デバイスと光ファイバの光結合を削減
し、システム全体におけるパワーペナルティを抑え、装
置サイズを小さくするとともに、コストの低減を図るこ
とができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) By integrating a DFB laser, which is a control light source, a combining means (combiner) and a Mach-Zehnder interferometer on the same substrate, in the conventional case, the DFB laser and the combining means (combiner) It is possible to reduce the optical coupling between the semiconductor optical waveguide device and the optical fiber at five points between the Mach-Zehnder interferometer and the Mach-Zehnder interferometer, suppress the power penalty in the entire system, reduce the device size, and reduce the cost.
【００３０】すなわち、半導体光導波路デバイスと光フ
ァイバの光結合損失は、１箇所につき４ｄＢ程度生じる
ため、全体で２０ｄＢの光強度の損失を低減することが
きる。 （２）更に、従来の場合、半導体光導波路デバイスと光
ファイバの光結合にはサブミクロンオーダーの位置合わ
せ精度が要求されるため、それに伴う人手と時間のかか
る工程であったが、本発明によれば、これをなくすこと
ができ、コスト削減、安定性の向上に大きく寄与するこ
とができる。That is, since the optical coupling loss between the semiconductor optical waveguide device and the optical fiber is about 4 dB at one location, it is possible to reduce the loss of the optical intensity of 20 dB as a whole. (2) Further, in the conventional case, since alignment accuracy on the order of submicrons is required for optical coupling between the semiconductor optical waveguide device and the optical fiber, this is a process that requires manpower and time. According to this, this can be eliminated, and it can greatly contribute to cost reduction and improvement in stability.
【００３１】（３）また、光波長多重システムへの応用
において、装置サイズの小型化が可能となる。 （４）更に、製造法において、バンドギャップ波長の異
なるＤＦＢレーザ領域とＳＯＡ領域を、選択ＭＯＶＰＥ
法により一括成長することにより、結晶成長回数が減
り、デバイスの歩留まりがよくなり、作製期間が短く、
コストも安くなる利点がある。(3) Further, in the application to the optical wavelength multiplexing system, the device size can be reduced. (4) Further, in the manufacturing method, the DFB laser region and the SOA region having different bandgap wavelengths are selectively MOVPE
The batch growth by the method reduces the number of crystal growth, improves the device yield, shortens the manufacturing period,
There is an advantage that the cost is also low.
【図１】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の基
本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of an optical wavelength conversion integrated device showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の断
面図である。FIG. 2 is a sectional view of an optical wavelength conversion integrated device showing an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施例を示す光波長変換集積素子の製
造工程断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a manufacturing process of an optical wavelength conversion integrated device showing an embodiment of the present invention.
【図４】従来の光波長変換素子の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional light wavelength conversion element.
【図５】従来の半導体光増幅器を含むマッハ−ツェンダ
ー干渉計の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a Mach-Zehnder interferometer including a conventional semiconductor optical amplifier.
１０ 半導体基板 １１ 入力ポート １２ ＤＦＢレーザ（制御光光源） １３ ＤＦＢレーザ活性層 １４ 第１の光導波路 １５ 第２の光導波路 １６ 第３の光導波路 １７ 出力ポート ２０ マッハ−ツェンダー干渉計 ２１，２２ マッハ−ツェンダー干渉計を構成する光
導波路 ２３，２４，３７ ＳＯＡ活性層（半導体光増幅器） ２５，２６，２７，４３，４４，４５ オーミック電
極 ３１ ｎ形半導体基板（ＩｎＰ基板） ３２ ｎ形クラッド層（ＩｎＰクラッド層） ３３ ＤＦＢレーザの分布帰還ミラー（回折格子） ３４ 光ガイド層（ＩｎＧａＡｓＰガイド層） ３５ エッチングストップ層（ＩｎＰエッチングスト
ップ層） ３６ ＤＦＢレーザ活性層（ＭＱＷ活性層） ３８ ｐ−クラッド層 ４１，４２ コンタクト層10 Semiconductor Substrate 11 Input Port 12 DFB Laser (Control Light Source) 13 DFB Laser Active Layer 14 First Optical Waveguide 15 Second Optical Waveguide 16 Third Optical Waveguide 17 Output Port 20 Mach-Zehnder Interferometer 21, 22 Mach Optical waveguides 23, 24, 37 SOA active layers (semiconductor optical amplifiers) 25, 26, 27, 43, 44, 45 ohmic electrodes 31 n-type semiconductor substrate (InP substrate) 32 n-type clad layer ( InP clad layer 33 DFB laser distributed feedback mirror (diffraction grating) 34 Optical guide layer (InGaAsP guide layer) 35 Etching stop layer (InP etching stop layer) 36 DFB laser active layer (MQW active layer) 38 p-clad layer 41 , 42 Contact layer
Claims (1)
（ｂ）該ＤＦＢレーザからの制御光と、外部から光導波
路を介して入力される信号光が合波される合波手段と、
（ｃ）該合波手段に接続されるとともに、光導波路の干
渉光路のそれぞれの中央部分に半導体光増幅器を有する
マッハ−ツェンダー干渉計と、（ｄ）前記各要素がモノ
リシックに配置される半導体基板とを具備することを特
徴とする光波長変換集積素子。1. A DFB laser as a control light source, comprising:
(B) combining means for combining the control light from the DFB laser and the signal light input from the outside via the optical waveguide,
(C) A Mach-Zehnder interferometer connected to the multiplexing means and having a semiconductor optical amplifier at the center of each of the interference optical paths of the optical waveguide; and (d) a semiconductor substrate on which the respective elements are arranged monolithically. An optical wavelength conversion integrated device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140209A JPH08334797A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Optical wavelength conversion integrating element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7140209A JPH08334797A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Optical wavelength conversion integrating element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08334797A true JPH08334797A (en) | 1996-12-17 |
Family
ID=15263460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7140209A Pending JPH08334797A (en) | 1995-06-07 | 1995-06-07 | Optical wavelength conversion integrating element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08334797A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2779838A1 (en) * | 1998-06-15 | 1999-12-17 | Alsthom Cge Alcatel | OPTICAL COMPONENT WITH SEMICONDUCTOR AND AMPLIFIER AND WAVELENGTH CONVERTER COMPOSED BY THIS COMPONENT |
| EP1276004A1 (en) * | 2001-07-12 | 2003-01-15 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | A method and system for optical wavelength conversion and regeneration |
-
1995
- 1995-06-07 JP JP7140209A patent/JPH08334797A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2779838A1 (en) * | 1998-06-15 | 1999-12-17 | Alsthom Cge Alcatel | OPTICAL COMPONENT WITH SEMICONDUCTOR AND AMPLIFIER AND WAVELENGTH CONVERTER COMPOSED BY THIS COMPONENT |
| EP0966078A1 (en) * | 1998-06-15 | 1999-12-22 | Alcatel | Optical semiconductor component, optical amplifier and wavelength converter comprising such a component |
| US6271961B1 (en) | 1998-06-15 | 2001-08-07 | Alcatel | Semiconductor optical component and amplifier and wavelength converter consisting thereof |
| EP1276004A1 (en) * | 2001-07-12 | 2003-01-15 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | A method and system for optical wavelength conversion and regeneration |
| US7031617B2 (en) | 2001-07-12 | 2006-04-18 | Agilent Technologies, Inc. | Method and system for optical wavelength conversion and regeneration |
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